Così è stato Einstein giusto? Controlliamo la teoria della relatività
Vita / / December 19, 2019
Cento anni fa, nel 1915, un giovane scienziato svizzero, che a quel tempo aveva già fatto delle scoperte rivoluzionarie nel campo della fisica, ha proposto una fondamentalmente nuova comprensione della gravità.
Nel 1915, Einstein pubblicò teoria generale della relativitàChe descrive la gravità come una proprietà fondamentale dello spazio-tempo. Presenta una serie di equazioni che descrivono l'effetto dell'energia curvatura dello spazio-tempo e il movimento della presenza in esso di materia e radiazione.
Cento anni dopo teoria generale della relatività (GTR) è diventata la base per la costruzione della scienza moderna, che ha resistito a tutti i test, con la quale gli scienziati il suo attaccato.
Ma fino a poco tempo fa era impossibile condurre esperimenti in condizioni estreme di verificare la teoria della stabilità.
Clifford Will, un fisico teorico, University of FloridaE 'incredibile quanto sia forte ha dimostrato di relatività in 100 anni. Usiamo ancora il fatto che Einstein ha scritto!
Ora gli scienziati hanno la tecnologia che consente di effettuare ricerche per la fisica al di là di relatività generale.
Un nuovo sguardo gravità
relatività generale non descrive la gravità come forza (come appare nella fisica Newtoniana), ma la curvatura dello spazio-tempo a causa del peso degli oggetti. Gira la Terra intorno al Sole, non perché tira la stella, ma perché il Sole orditi spazio-tempo. Se steso una coperta di mettere una pesante palla da bowling, il cambiamento apportion forma - la gravità colpisce lo spazio è circa lo stesso.
La teoria di Einstein aveva previsto alcune manovre di apertura frenetica. Ad esempio, la possibilità dell'esistenza dei buchi neri, che piegano spazio-tempo a tal punto che nulla può sfuggire dall'interno, nemmeno la luce. prove generalmente accettato vista oggi sono stati trovati basata sulla teoria che l'universo è in espansione e l'accelerazione.
La relatività generale è stato confermato da numerosi osservazioni. Einstein stesso utilizzato relatività generale per calcolare l'orbita di Mercurio, il cui movimento non può essere descritta dalle leggi di Newton. Einstein aveva previsto l'esistenza degli oggetti sono così massiccia che piegare la luce. Questo fenomeno di lente gravitazionale, che devono spesso affrontare gli astronomi. Ad esempio, la ricerca di pianeti extrasolari basa sull'effetto sottili cambiamenti nella radiazione, curva campo gravitazionale della stella attorno a cui ruota il pianeta.
Verifica della teoria di Einstein
La relatività generale funziona bene per la normale forza di gravità, come dimostrato da esperimenti condotti sulla Terra e di osservare i pianeti del sistema solare. Ma non è mai testato in esposizione estremamente acuta negli spazi che si trovano ai confini della fisica.
Il modo più promettente per testare la teoria in tali condizioni - il monitoraggio delle variazioni spazio-tempo, chiamato onde gravitazionali. Essi appaiono come un risultato di grandi eventi, alla confluenza di due corpi massicci come i buchi neri, o oggetti particolarmente densi - stelle di neutroni.
I fuochi d'artificio cosmici di questa portata influenzerà lo spazio-tempo solo la più piccola increspatura. Per esempio, se due buchi neri si sono scontrate e fuse da qualche parte nella nostra galassia, onde gravitazionali potrebbero tratto e comprimere la distanza tra gli oggetti situati sulla terra in un metro l'uno dall'altro, un millesimo diametro nucleo atomico.
Ci sono stati esperimenti che possono risolvere il cambiamento dello spazio-tempo a seguito di tali eventi.
Clifford WillC'è una buona possibilità di risolvere le onde gravitazionali nei prossimi due anni.
Laser Interferometer osservatorio di onde gravitazionali (LIGO) Da osservatori intorno Richland (Washington) e Livingston (Louisiana) utilizza un laser per determinare la più piccola distorsione doppi rivelatori a forma di L. Quando le increspature spazio-temporali passa attraverso i rivelatori, si allunga e comprime lo spazio, in modo che le ridimensiona rivelatore. Un LIGO li può misurare.
LIGO ha iniziato una serie di lanci nel 2002, ma non ha raggiunto il risultato. Nel 2010, il lavoro è stato eseguito a migliorare, e successore della società, Advanced Ligo osservatorio dovrebbe iniziare a lavorare di nuovo quest'anno. Molti degli esperimenti programmati volti a cercare onde gravitazionali.
Un altro modo per testare la teoria della relatività - un'occhiata alle proprietà delle onde gravitazionali. Ad esempio, possono essere polarizzati come la luce passata attraverso gli occhiali polarizzati. La teoria della relatività predice caratteristiche di questo effetto, ed eventuali deviazioni dai calcoli possono essere motivo di dubitare la teoria.
teoria unificata
Clifford Will ritiene che la scoperta delle onde gravitazionali solo rafforzare la teoria di Einstein:
Credo che dobbiamo continuare a cercare le prove della relatività generale, per essere sicuri che sia giusto.
E perché abbiamo bisogno di questi esperimenti?
Uno dei più importanti e difficili da realizzare nel campo della fisica moderna - trovare una teoria che collegherebbe insieme lo studio di Einstein, che è la scienza del macrocosmo, e meccanica quantistica, La realtà degli oggetti più piccoli.
I progressi in questo senso, gravità quantisticaPuò essere richiesto di apportare modifiche alla teoria generale della relatività. E 'possibile che gli esperimenti nel campo della gravità quantistica richiedono così tanta energia che sarebbero impossibili da realizzare. "Ma chi lo sa - ha detto Will - forse in un universo quantico, c'è un effetto, un leggero, ma disponibile per la ricerca."